Nível 1

O metanol é um combustível líquido de queima limpa, que está sendo considerado como um substituto da gasolina. O metanol pode ser produzido pela reação controlada do oxigênio do ar com metano: $\ce{ CH4(g) + 1/2 O2(g) -> CH3OH(l) }$ Considere as reações: $\begin{aligned} \ce{ CH4(g) + H2O(g) &-> CO(g) + 3 H2(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{+206 kJ//mol} \\ \ce{ 2 H2(g) + CO(g) &-> CH3OH(l) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-128 kJ//mol} \\ \ce{ 2 H2(g) + O2(g) &-> 2 H2O(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-484 kJ//mol} \end{aligned}$

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de reação do metano e oxigênio formando etanol.

\pu{-100 kJ.mol-1}

\pu{-164 kJ.mol-1}

\pu{-269 kJ.mol-1}

\pu{-443 kJ.mol-1}

\pu{-727 kJ.mol-1}

Gabarito

A entalpia da reação desejada pode ser obtida pela lei de Hess, combinando as equações fornecidas de modo que as espécies intermediárias se cancelem. Como $\ce{CH4(g)}$ aparece apenas na primeira equação e $\ce{CH3OH(l)}$ aparece apenas na segunda, essas duas reações devem ser mantidas. A terceira deve ser dividida por $2$ para fornecer o coeficiente correto de $\ce{O2(g)}$ .

Etapa 1.Escreva a reação de interesse como uma composição das reações fornecidas.

$\begin{aligned} \ce{ CH4(g) + H2O(g) &-> CO(g) + 3 H2(g) } \\ \ce{ 2 H2(g) + CO(g) &-> CH3OH(l) } \\ \ce{ H2(g) + 1/2 O2(g) &-> H2O(g) } \\[1ex] \hline \\[-2ex] \ce{ CH4(g) + 1/2 O2(g) &-> CH3OH(l) } \end{aligned}$

Etapa 2.Calcule a entalpia de reação.

$\Delta H^\circ_\mathrm{r} = \Big\{ \pu{206} + \pu{-128} + \dfrac{1}{2}(\pu{-484}) \Big\} \, \pu{kJ//mol} = \boxed{ \pu{-164 kJ.mol-1} }$